JP4442341B2 - Seat belt tension detector - Google Patents
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本発明はシートベルトを乗り物に固定するアンカー部に設置してシートベルトにかかる張力を検出するシートベルト張力検出装置に関するものである。 The present invention relates to a seat belt tension detection device that is installed in an anchor portion that fixes a seat belt to a vehicle and detects a tension applied to the seat belt.
シートベルトの張力を検出する装置の従来例としては、シートベルト張力検出装置のシートベルト取り付け部に、シートベルトの張力が作用する板バネが設けられ、この板バネには歪みゲージが貼られており、シートベルトの張力に応じて変形する板バネの歪みからシートベルトの張力を検出する構成となっていた。 As a conventional example of a device for detecting the tension of the seat belt, a leaf spring on which the tension of the seat belt acts is provided at a seat belt attachment portion of the seat belt tension detecting device, and a strain gauge is attached to the leaf spring. Therefore, the tension of the seat belt is detected from the distortion of the leaf spring that deforms according to the tension of the seat belt.
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1、特許文献2が知られている。
シートベルト張力検出装置においては、より小型、低コストで高性能あるいは耐久性に優れ、故障診断機能を備えたものが求められているが、上記従来の構成ではレバー式のてこの原理を利用するために高さが必要であり、小型で低背化にすることが難しいという課題があった。 There is a need for a seat belt tension detection device that is smaller, lower in cost, superior in performance or durability, and equipped with a failure diagnosis function. However, the above-described conventional configuration uses the lever lever lever principle. Therefore, there is a problem that the height is necessary, and it is difficult to reduce the height and the size.
本発明は小型、低コストで張力検出の高精度化あるいは耐久性に優れ、検出装置の故障診断を行うことができる等の利点を有するシートベルト張力検出装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a seat belt tension detecting device that is small in size, low in cost, excellent in tension detection accuracy or durability, and capable of performing failure diagnosis of the detecting device.
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。 In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
本発明の請求項1に記載の発明は、乗り物の構造体への連結部を有するアンカー連結部材と、シートベルトへの連結部を有するシートベルト連結部材と、前記両部材間を弾性的に連結してシートベルトにかかる張力を伝達する弾性連結機構と、この弾性連結機構にかかる力を伝達するセンサ押圧部と、このセンサ押圧部に加わる力を検出する前記アンカー連結部材と一体に設けられた歪センサと歪出力処理回路と、前記アンカー連結部材を覆うカバーを具備し、前記シートベルト連結部材と弾性連結機構とセンサ押圧部と歪センサが同一直線上に配置されているので、低背化による薄型化が可能となり、また各部材間の摩擦の影響が少ないため、より高精度にシートベルトの張力を検出することができるという作用効果が得られる。また、シートベルト連結部材の四隅の厚み方向に半円柱状の突起を設けることにより、例えばシートベルト連結部材をシートベルト張力検出装置の上から見たときに、左右の回転方向に対してのズレがなく、シートベルトにかかる張力を確実にロスすることなく歪センサに伝えることができるので、高精度にシートベルトの張力を検出することができるという作用効果が得られる。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an anchor connecting member having a connecting portion to a vehicle structure, a seat belt connecting member having a connecting portion to a seat belt, and an elastic connection between the two members. And an elastic coupling mechanism that transmits a tension applied to the seat belt, a sensor pressing portion that transmits a force applied to the elastic coupling mechanism, and the anchor coupling member that detects a force applied to the sensor pressing portion. A strain sensor, a strain output processing circuit, and a cover that covers the anchor connecting member are provided, and the seat belt connecting member, the elastic connecting mechanism, the sensor pressing portion, and the strain sensor are arranged on the same straight line, so that the height is reduced. Therefore, since the influence of friction between the members is small, the effect of detecting the tension of the seat belt with higher accuracy can be obtained. Also, by providing semi-cylindrical protrusions in the thickness direction of the four corners of the seat belt connecting member, for example, when the seat belt connecting member is viewed from above the seat belt tension detecting device, the displacement with respect to the left and right rotational directions is shifted. Therefore, the tension applied to the seat belt can be transmitted to the strain sensor without losing the seat belt with certainty, so that the effect of detecting the tension of the seat belt with high accuracy can be obtained.
本発明の請求項2に記載の発明は、乗り物の構造体への連結部を有するアンカー連結部材と、シートベルトへの連結部を有するシートベルト連結部材と、前記両部材間を弾性的に連結してシートベルトにかかる張力を伝達する弾性連結機構と、この弾性連結機構にかかる力を伝達するセンサ押圧部と、このセンサ押圧部に加わる力を検出する前記アンカー連結部材と一体に設けられた歪センサと歪出力処理回路と、前記アンカー連結部材を覆うカバーを具備し、前記シートベルト連結部材と弾性連結機構とセンサ押圧部と歪センサが同一直線上に配置されているので、低背化による薄型化が可能となり、また各部材間の摩擦の影響が少ないため、より高精度にシートベルトの張力を検出することができるという作用効果が得られる。また、カバー内側の上下面に少なくとも2つ以上の半円柱状の突起をカバー長手方向に設けることにより、左右の回転方向に対してのズレを防ぎ、シートベルトにかかる張力を確実にロスすることなく歪センサに伝えることができるので、高精度にシートベルトの張力を検出することができるという作用効果が得られる。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an anchor connecting member having a connecting portion to a vehicle structure, a seat belt connecting member having a connecting portion to a seat belt, and an elastic connection between the two members. And an elastic coupling mechanism that transmits a tension applied to the seat belt, a sensor pressing portion that transmits a force applied to the elastic coupling mechanism, and the anchor coupling member that detects a force applied to the sensor pressing portion. A strain sensor, a strain output processing circuit, and a cover that covers the anchor connecting member are provided, and the seat belt connecting member, the elastic connecting mechanism, the sensor pressing portion, and the strain sensor are arranged on the same straight line, so that the height is reduced. Therefore, since the influence of friction between the members is small, the effect of detecting the tension of the seat belt with higher accuracy can be obtained. Also, by providing at least two or more semi-cylindrical protrusions on the upper and lower surfaces inside the cover in the cover longitudinal direction, it is possible to prevent displacement with respect to the left and right rotational directions and to reliably lose the tension applied to the seat belt. Therefore, it can be transmitted to the strain sensor without any problem, so that the effect of detecting the tension of the seat belt with high accuracy can be obtained.
本発明の請求項3に記載の発明は、特に弾性連結機構を圧縮コイルバネで構成しており、バネ特性を利用することにより高精度に引張り力を制御することができ、より高精度にシートベルトの張力を検出することができるという作用効果が得られる。
In the invention according to
本発明の請求項4に記載の発明は、アンカー連結部材のスライド凸部上に設けたストッパーで歪センサの有効検出領域を規制するように構成したもので、例えば、規定範囲外の大きな力が歪センサに加わっても、ストッパーを設けることによって歪センサの検出範囲を制限できるので、歪センサの耐久性を向上できる。また、歪センサの有効検出領域がス
トッパーによって規制されているので、検出範囲外の領域の出力を示すことは、検出装置に何らかの異常が起きたと判断することができるため、検出装置の故障診断を行うことができるという作用効果が得られる。
The invention according to claim 4 of the present invention is configured such that the effective detection area of the strain sensor is restricted by a stopper provided on the slide convex portion of the anchor connecting member. For example, a large force outside the specified range is applied. Even if it is added to the strain sensor, it is possible to limit the detection range of the strain sensor by providing the stopper, so that the durability of the strain sensor can be improved. In addition, since the effective detection area of the strain sensor is regulated by the stopper, indicating the output of the area outside the detection range can be determined that some abnormality has occurred in the detection apparatus. The effect that it can be performed is obtained.
本発明の請求項5に記載の発明は、歪センサを平面板状に構成し、その一部に鋭角部を設けることによって、歪センサの一部を局部的に歪変形させることができ歪出力がばらつくことなく大きくとることができるため、高精度な張力の検出が可能になるという作用効果が得られる。 According to the fifth aspect of the present invention, the strain sensor is formed in a flat plate shape, and a part of the strain sensor can be locally distorted and deformed by providing an acute angle portion at a part thereof. Since it can be taken large without variation, it is possible to obtain an operational effect that tension can be detected with high accuracy.
本発明の請求項6に記載の発明は、平面板状の歪センサの中心を固定し、その両端部にシートベルトにかかる張力が水平に加わるように構成することにより、歪センサの付け根部分の同一面上に引張および圧縮部分を設けることができるので歪センサの出力を高分解能で容易に得ることができるという作用効果が得られる。
In the invention according to
本発明の請求項7に記載の発明は、シートベルト連結部材のシートベルトが固定される部分を湾曲させた構成にすることによって、張力が分散されるのを防ぎ、湾曲部分の中心に張力を集中させることができるので、高精度にシートベルト張力を検出することができるという作用効果が得られる。
In the invention according to
本発明によれば、低背化、高精度化が可能であり、さらに検出装置の故障診断を行うことができる等の利点を有するシートベルト張力検出装置を提供できるという効果を奏するものである。 According to the present invention, it is possible to provide a seatbelt tension detecting device that can be reduced in height and increased in accuracy, and further has an advantage that a failure diagnosis of the detecting device can be performed.
図1は本発明の実施の形態におけるシートベルト張力検出装置(シートベルトテンションセンサ)の全体構成を示す斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of a seat belt tension detecting device (seat belt tension sensor) according to an embodiment of the present invention.
図1において、シートベルト張力検出装置1は、歪センサ10と歪出力処理回路11と一体構造からなるアンカー連結部材3に、まずセンサ押圧部6が歪センサ10の両端にシートベルト張力を与えるべく歪センサを挟むように挿入され、続いて弾性連結機構5が挿入される。この弾性連結機構5には圧縮コイルバネが用いられる。そして、シートベルト連結部材4が弾性連結機構5を介してアンカー連結部材3に挿入され、シートベルト連結部材4と弾性連結機構5とセンサ押圧部6と歪センサ10は同一直線上になるように配置されている。またカバー7はシートベルト2がシートベルト連結部材4に接して取り付けられるように上下面には角穴を設けてシートベルト張力検出装置1を覆い、さらにカバーフタ8でカバー7のアンカー連結部材3の挿入部面を覆ってカバー7と一体化している。
In FIG. 1, the seat belt tension detecting device 1 is configured so that the
このようにして構成されたシートベルト張力検出装置1は、アンカー連結部材3のネジ穴13を介して車体とボルトで固定される。そしてこの状態においてシートベルト2が引っ張られると、その張力によってシートベルト連結部材4がアンカー連結部材3をスライドしながら弾性連結機構5を介してセンサ押圧部6に加わり、最終的に歪センサ10にその力が伝達されるようになっている。
The seat belt tension detecting device 1 configured as described above is fixed to the vehicle body and bolts through the
以下、シートベルト張力検出装置1の各部の詳細について説明する。 Hereinafter, details of each part of the seat belt tension detection device 1 will be described.
図2は本発明の実施の形態におけるシートベルト張力検出装置1のアンカー連結部材3を示す図である。図2(A)はその平面図、図2(B)はその断面図である。図2(A)に示すようにアンカー連結部材3は平板状のステンレス鋼材をプレス加工したものであり、このプレス加工により歪センサ10とスライド凸部12a、12bとストッパー14a、14bとネジ穴13が形成される。そして歪センサ10の部分には、平面上に幾つかの印刷工程と焼成工程を経て、歪抵抗体が形成され、さらに同時にこれらの歪抵抗体からの信号を増幅して最終的に歪量を検出できるように処理する歪出力処理回路11が形成される。この工程によって、アンカー連結部材3に歪センサ10と歪出力処理回路11を一体に形成することができるため、低背化でかつ低コスト化に有利なものとなる。また、アンカー連結部材3のストッパー14a、14bはスライド凸部12a、12bの上面の一部にそれぞれ設けられ、図2(B)に示すようにストッパー14a、14bは上側に凸部になっており、これによってシートベルト連結部材4がスライド凸部12a、12bをスライドする際、ストッパー14a、14bによって妨げられるようになっている。この理由としては、車の衝突時においてシートベルト2に特に過大な張力が加わった時に、シートベルト連結部材4と弾性連結機構5を介してセンサ押圧部6から伝わる張力によって歪センサ10が破壊してしまう恐れがあるので、歪センサ10の有効検出領域を規制するようにストッパー14a、14bが配置されている。このような構成にすることによって歪センサ10の耐久性を向上できる。また、歪センサ10の有効検出領域がストッパー14a、14bによって規制されているので、検出範囲外の領域の出力を示すことは、検出装置に何らかの異常が起きたと判断することができ、故障診断を行うことができるという作用効果が得られるものである。
FIG. 2 is a view showing the
図3に歪センサ10のシートベルト張力時における説明図を示す。例えば、図1においてシートベルト2が張力Wで引っ張られるとシートベルト連結部材4から弾性連結機構5を介してセンサ押圧部6から歪センサ10にシートベルト張力Wが加わる。これを詳細に図3に示すと、歪センサ10の両端部にはそれぞれW/2のシートベルト張力が加わる。この時、同一平面上において斜線の部分には引張り応力が加わるようになっており、そこには歪抵抗体Ra、Rcがそれぞれ形成されている。一方縦縞線の部分には圧縮応力が加わるようになっていて、そこには歪抵抗体Rb、Rdがそれぞれ形成されている。一般的に歪抵抗体は引張り応力時には抵抗値が増大し、逆に圧縮応力時には抵抗値が減少する。また歪センサ10に鋭角部15a、15b、15c、15dを設けることによって、それぞれの鋭角部15a、15b、15c、15dの周辺に応力集中をさせることができるので、その場所に設けられた歪抵抗体Ra、Rb、Rc、Rdの応力による抵抗値のバラツキを低減させることができる。したがって、この時歪抵抗体Ra、Rcは抵抗値が増大し、逆に歪抵抗体Rb、Rdの抵抗値は減少することになるので、これらを図4に示す回路構成の歪出力処理回路11で処理することにより、効率良く高感度な出力を得ることができバラツキの小さい高精度なシートベルトの張力を検出することが可能となる。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the
図5はシートベルト張力検出装置1のシートベルト連結部材4を示す図である。図5(A)はその斜視図、図5(B)はその断面図を示す。図5(A)において、シートベルト押圧部22は湾曲形状になっており、これによってシートベルト2が引っ張られる際にシートベルト押圧部22の湾曲部の中心方向にシートベルトが集まり、張力がシートベルト押圧部22の湾曲部分の中心に集中する。したがってシートベルト張力が歪センサ10に伝達される際のバラツキは小さくなり、高精度な歪検出が可能となる。また、シートベルト連結部材4の側面にあるスライド凹部24a、24bはアンカー連結部材3のスライド凸部12a、12b上をスライドするものである。この時シートベルト連結部材4の四隅の角部に設けた突起部21a、21b、21c、21dは、厚み方向に半円柱の形状になっていて、その表面は滑りやすい形状になっている。そして、これらはアンカー連結部材3にあいた四角穴の内側側面部にそれぞれ接触するようになっている。これによりシートベルト連結部材4がアンカー連結部材3をスライドする際に、進行方向に向かって左右に回転することなく、また摩擦の影響もほとんど受けないので、シートベルト張力を確実にロスすることなく歪センサ10に伝達することができるので、高精度なシートベルト張力を検出することが可能となる。
FIG. 5 is a view showing the seat belt connecting member 4 of the seat belt tension detecting device 1. 5A is a perspective view thereof, and FIG. 5B is a sectional view thereof. In FIG. 5A, the seat
また図5(B)は、シートベルト連結部材4の長手方向の断面図である。挿入孔23は2段の孔になっており、弾性連結機構5である圧縮コイルバネと図8に示すセンサ押圧部6の軸41が挿入され、弾性連結機構5の圧縮コイルバネが圧縮されると軸41が2段に設けた小さい方の孔へ張力検出範囲内で伸びるようになっている。センサ押圧部6から加わる歪センサ10の張力は圧縮コイルバネからなる弾性連結機構5の特性によって制御される。また張力検出範囲を超えると、2段に設けた小さい方の孔の先端には壁があるので、軸41はその壁で妨げられてそれ以上伸びることができないようになっており、歪センサ10を保護するような構成になっている。また、これにより検出範囲外の領域の出力を示すことは、検出装置に何らかの異常が起きたと判断することができるため、検出装置の故障診断を行うことができるという作用効果が得られるものである。
FIG. 5B is a longitudinal sectional view of the seat belt connecting member 4. The
図6はシートベルト張力検出装置1の圧縮コイルバネからなる弾性連結機構5を示す平面図である。この圧縮コイルバネからなる弾性連結機構5の諸元は、例えば材質SWP−A、線径1.5mm、バネ外径9.5mm、バネ長15mm、有効巻数5、バネ定数20N/mm、初張力0N、バネピッチ間3mmにしてあり、約6mmの範囲で圧縮コイルバネが伸縮し図7に示すような特性となる。この圧縮コイルバネからなる弾性連結機構5は、図1に示すようにシートベルト連結部材4とセンサ押圧部6を連結し最終的に歪センサ10にシートベルト張力を伝達するもので、弾性連結機構5の圧縮コイルバネの特性に応じて圧縮される。したがって、図7に示すように、斜線の範囲では圧縮コイルバネはバネの圧縮長さに対して比例的にシートベルト張力を歪センサ10に伝達することができるが、バネの圧縮長さが6mmを超えると、歪センサ10には最大120N以上を超える張力は加わらないようになっているので歪センサ10の耐久性を向上できる。また、検出範囲外の領域の出力を示すことは検出装置に何らかの異常が起きたと判断することができるため、検出装置の故障診断を行うことができるという作用効果が得られるものである。
FIG. 6 is a plan view showing the
図8はシートベルト張力検出装置1のセンサ押圧部6を示す斜視図である。センサ押圧部6は例えば金型鋳造で作られ、材料は鉄、あるいはステンレス鋼で、コの字状の軸受け43と軸41が一体化し、軸受け43においては挟み込み部42a、42bが設けられた構成になっている。この挟み込み部42a、42bは、歪センサ10の両端部を挟むように凹状でかつ凹部の先端は円形になっているので、歪センサ10を挟み込む際、歪センサ10と挟み込み部42a、42bの接点部で摩擦等の影響を受けないようになっている。さらにはシートベルト張力が歪センサ10に加わる際に、歪センサ10を挟み込むことによって歪センサ10が回転したりねじれたりせずに水平に誤差なく伝達することができるため、高精度なシートベルト張力を検出することが可能となる。
FIG. 8 is a perspective view showing the
また図9はシートベルト張力検出装置1を覆うカバー7の斜視図である。カバー7は例えばABSなどの樹脂成型により形成され、まず上下面にはシートベルト2を通すための角穴51a、51bが設けられ、カバー7の内側には、アンカー連結部材3の外周辺をスライドさせて固定するためのスライド部52a、52bがあり、またシートベルト連結部材4の回転を抑制するために半円状の突起部53a、53b、53c、53dが設けられ、さらにはカバーフタ8の突起63a、63bを固定するための挿入穴54a、54bが上下に設けられている。さらに詳細に説明すると、まずスライド部52a、52bは凹部がカバー7の長手方向の端から端まで配置されており、アンカー連結部材3の外周辺が挟まるように固定される。また、突起部53a、53b、53c、53dは、半円柱形状になっていて角穴51a、51bを除きカバー7の長手方向の端から端まで配置されており、シートベルト連結部材4がアンカー連結部材3をスライドする際に突起部53a、53b、53c、53dはシートベルト連結部材4の上下面に接触するようになっていてシートベルト連結部材4が回転あるいは上下に移動しないように防止するようになっており、シートベルト張力が確実にロスすることなく歪センサ10に伝わるようになるので高精度なシートベルト張力を検出することが可能となる。
FIG. 9 is a perspective view of the
図10はシートベルト張力検出装置1のカバーフタ8を示す斜視図である。カバーフタ8は例えばカバー7と同様にABSなどの樹脂成型により形成されたもので、ストッパー61a、61bと孔62と突起63a、63bが設けられている。ストッパー61a、61bは、シートベルト連結部材4が弾性連結機構5の反力によってシートベルト2の張力方向と逆な方向に位置ズレするのを防ぐために設けたもので、例えば図1に示すようにシートベルト2が引っ張られ弾性連結機構5の圧縮コイルバネが圧縮された状態からその張力が開放された時に、圧縮コイルバネの反力によってシートベルト連結部材4がシートベルトの張力方向と逆に動いてしまいアンカー連結部材3から離脱しようとするのを未然に防ぐためのものである。また、孔62はアンカー連結部材3を通すためのものであり、突起63a、63bはカバー7と一体化させるために、カバー7の穴54a、54bに挿入され固定される。
FIG. 10 is a perspective view showing the
本発明にかかるシートベルト張力検出装置は低背化、高精度化が可能であり、さらに検出装置の故障診断を行うことができるシートベルト張力検出装置を提供できるものであり、シートベルトを乗り物に固定するアンカー部に設置してベルトにかかる張力を検出する車両のシートベルト張力検出装置などに有用である。 The seat belt tension detection device according to the present invention can be reduced in height and accuracy, and can provide a seat belt tension detection device capable of performing failure diagnosis of the detection device. It is useful for a seat belt tension detecting device for a vehicle that is installed on a fixed anchor portion and detects a tension applied to a belt.
1 シートベルト張力検出装置
2 シートベルト
3 アンカー連結部材
4 シートベルト連結部材
5 弾性連結機構
6 センサ押圧部
7 カバー
8 カバーフタ
10 歪センサ
11 歪出力処理回路
12a、12b スライド凸部
13 ネジ穴
14a、14b ストッパー
15a、15b、15c、15d 鋭角部
21a、21b、21c、21d 突起部
22 シートベルト押圧部
23 挿入孔
24a、24b スライド凹部
41 軸
42a、42b 挟み込み部
43 軸受け
51a、51b 角穴
52a、52b スライド部
53a、53b、53c、53d 突起部
54a、54b 挿入穴
61a、61b ストッパー
62 孔
63a、63b 突起
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